Городские научные чтения школьников 5 – 7 классов

«Шаг в науку»

Муниципальное бюджетное общеобразовательное учреждение –

центр образования №8

Номинация: «Человек на планете Земля»

Исследование снега на общую химическую токсичность

МЕТОДОМ БИОТЕСТИРОВАНИЯ

Автор: Внукова Софья Дмитриевна

Возраст: 13 лет

 7 класс

Руководитель: учитель биологии

Орлова Елена Викторовна

Тула

2017-2018

Содержание

1.Введение……………………………………………………………………..3

2.Общее экологическое состояние города Тулы……………………………5

2.1.Состояние воздуха………………………………………………….5

2.2.Состояние почв Тульской области………………………………..8

2.3.Дефицит лесов и ООПТ в Тульской области……………………..8

2.4.Состояние зелёных зон, лесов и парков…………………………..10

2.5.Экологическая ситуация в Советском районе города Тулы…….12

3.Практическая часть…………………………………………………………12

4.Результаты…………………………………………………………………..17

5.Выводы……………………………………………………………………....18

6.Заключение………………………………………………………………….18

7.Список использованной литературы………………………………………19

1.Введение.

Атмосфера, являясь одним из основных компонентов биосферы, оказывает интенсивное и разностороннее воздействие на гидросферу, геологическую среду, почвенный покров, здания, сооружения, другие техногенные объекты, а также на живые организмы в  целом и на человека в частности. Поэтому охрана атмосферного воздуха представляет собой приоритетную экологическую проблему, которой уделяется пристальное внимание во всех развитых странах. Активное воздействие атмосферы на наземные экосистемы и гидросферу проявляется через атмосферные осадки в виде дождя и снега. Поверхностные и подземные воды суши имеют главным образом атмосферное питание и их химический состав в значительной степени зависит от состояния атмосферы. 

Снеговой покров накапливает в своем составе практически все вещества, поступающие в атмосферу. В связи с этим снег можно рассматривать как своеобразный индикатор загрязнения окружающей среды. Вредные вещества, выбрасываемые промышленными предприятиями, автомобильные выхлопы  накапливаются в снегу и с талыми водами поступают в открытые и подземные водоемы, загрязняя их.

В зависимости от источника загрязнения изменяется состав снегового покрова. Так, вблизи котельных, железнодорожных сетей, обслуживаемых тепловозами на мазутном топливе, большого потока автотранспорта, работающего на дизельном серосодержащем топливе, а также ряда специфичных промпредприятий следует ожидать повышенное содержание соединений серы, свинца, тяжелых металлов. Антропогенные источники содержания соединений азота – автотранспорт, теплоэнергетика, промпредприятия.

Для человека  очень опасны отравления, вызванные органическим соединением свинца — тетраэтилсвинцом Pb (C2H5)4. Это  маслянистая  бесцветная жидкость с резким запахом, еще более токсичная, чем сам свинец. Тетраэтилсвинец начали активно добавлять  в бензин в количестве 0,1 % для повышения его октанового числа. Небольшая добавка тетраэтилсвинца повышает качество бензина, экономичность двигателей внутреннего сгорания, а присутствие специальных веществ обеспечивает связывание этого металла в легколетучие соединения и удаление их в атмосферу.   С выхлопными газами  это вещество  оседает вдоль дорог, накапливается в почве, легко попадает в воду.   Из почвы, воды  и из воздуха свинец попадает и накапливается в растениях. Неудивительно, что содержание этого металла оказывается повышенным в растениях, растущих вблизи автодорог.

Для здоровья человека особую опасность представляет повышенное содержание свинца в овощах и фруктах, выращенных вблизи автострад, а также в молоке коров, которым скармливалась загрязненная трава. Данную тему мы выбрали, потому что в настоящее время в современном мире остро стоит проблема загрязнения окружающей среды, в частности воздуха. Состояние среды обитания человека сильно влияет на его здоровье и на живые организмы.

Цель работы:

Исследовать общую химическую токсичность снега в районе ул. Первомайской Советского района города Тулы методом биотестирования семян фасоли.

Задачи:

-изучить литературу по данной теме

-поставить эксперимент

-проанализировать результаты эксперимента

Объект исследования: Общая химическая токсичность снега.
Предмет исследования: Пробы снега с различных участков, прилегающих к ул. Первомайской.

Методы исследования:

1) Теоретический (изучение и анализ литературы, постановка целей и задач )

2) Экспериментальный (постановка опытов)

3) Описание и объяснение результатов эксперимента

Оборудование:

· семена фасоли, примерно одинаковые по размеру;

· чашки Петри;

· пробы снега;

· линейка;

· бутилированная питьевая  вода.

2.Общее экологическое состояние города Тулы.

Суммарная техногенная нагрузка характеризует Тулу, как один из наиболее грязных городов, расположенных в Центральной России. На территории города функционируют порядка 200 индустриальных объектов, которые негативно влияют на природные факторы. Их деятельность долгие годы провоцирует загрязнение атмосферного воздуха, почвенных слоёв, а также отрицательно влияет на поверхностные и подземные воды. Больше чем девяносто процентов вредных веществ в воздухе -  результат выбросов предприятиями чёрной металлургии. Наибольшее количество приходится на вещества газообразного и жидкого типа, представленные оксидом углерода, диоксидом серы и оксидом азота.

2.1.Состояние воздуха.

Ежегодно в атмосферу Тульской области поступает порядка 165 000 т вредных веществ. Наибольшая доля этих выбросов (90%) приходится на промышленные предприятия. Стационарные источники загрязнения воздуха в Туле: металлургия («Тулачермет», «Косогорский металлургический завод»), машиностроение и оборонная промышленность (КБП, «Туламашзавод», «Тульский оружейный завод»).

Основная часть промышленных выбросов в Тульской области является «заслугой» предприятий энергетики (60,8%), металлургии (21,5%), химической и нефтехимической индустрии (13,9%), топливной промышленности (5%), машиностроения и металлообработки (3,7%). На другие отрасли приходится всего 1,4% от совокупного объёма выбросов вредных веществ со стационарных источников региона.

Рис. 1. Доля отраслей промышленности в загрязнении воздуха Тульской области.

Что касается самих загрязнителей воздуха, то в атмосфере Тульской области наблюдается превышение предельно допустимых концентраций по взвешенным веществам (6,2%), оксиду углерода (0,9%), формальдегиду (4,9%). Помимо этого, воздух региона сильно загрязнён сероводородом, ксилолом, диоксидом серы и диоксидом азота. Очистные сооружения тульских предприятий, если и улавливают вредные вещества, то максимум 50% от всей совокупности выбрасываемых в атмосферу загрязнителей.

Воздух Тулы серьёзно отравляется не только промышленными выбросами, но и автотранспортом. Атмосфера столицы региона ежегодно загрязняется 13,25 т вредных веществ, содержащихся в выхлопных газах автомобилей. Наибольшую долю среди этих загрязнителей составляют оксид углерода (11,64 т/год), углеводороды (0,97 т/год), диоксид азота (0,45 т/год).

   Рис.2. Косогорский металлургический завод.

Рис. 3.Тулачермет.

2.2.Состояние почв Тульской области

Площадь плодородных земель Тульской области с каждым годом сокращается на 5–6 тыс. га. Причиной тому – обеднение гумусового горизонта и повышение уровня кислотности почв. 90% пахотных земель региона нуждается в известковании. Концентрация гумуса в почвах Тульской области в среднем не превышает отметки в 4,8%. Пестицидная нагрузка на 1 гектар посевов в значительно превышает допустимые нормы. На территориях вблизи автотрасс и промышленных предприятий почва сильно загрязнена тяжёлыми металлами.

2.3.Дефицит лесов и ООПТ в Тульской области

Рис.4. Участок леса.

Проблема загрязнения воздуха в Тульской области усугубляется недостатком зелёных насаждений. Леса занимают менее 13% территории региона. На юге области площадь озеленения составляет ничтожные 2–5%. И это при том, что страдающая от повышенной антропогенной нагрузки Тульская область нуждается в постоянном притоке кислорода. Леса в регионе относятся к категории защитных и выполняют важные экологические и рекреационные функции.

Система особо охраняемых природных территорий в Тульской области занимает около 0,3% от площади региона. В то время как для поддержания экологического баланса и сохранения биоразнообразия доля ООПТ должна быть не менее 10–15%. На 3800 га, отведённых в Тульской области под особо охраняемые территории, располагается 46 памятников природы. Среди них особой популярностью у туристов пользуются:

· музей-усадьба Л.Н. Толстого «Ясная Поляна»;

· национально-исторический центр «Куликово Поле»;

· Государственный мемориальный историко-художественный и природный музей-заповедник В.Д. Поленова;

· Крапивинский заказник;

· музей-усадьба А. Т. Болотова «Дворяниново».

44 из 46 памятников природы в Тульской области нуждаются в оформлении проектов границ и уточнении режимов особой охраны. В 2009 г. располагающаяся неподалёку от «Косогорского металлургического завода» «Ясная Поляна» вошла в список территорий, на которых концентрации загрязняющих веществ в атмосфере периодически превышают ПДК в 10 раз.

2.4.Состояние зелёных зон, лесов и парков

Рис.5. Озеленение г.Тулы

У озеленения Тулы есть свои особенности. Они присущи городам с населением около полумиллиона человек. На него влияют: плотное заселение центральных районов, ограниченные объемы строительства,  высокий промышленный потенциал  и в целом постоянно усложняющаяся экологическая обстановка.

 Внешний вид  и состояние зеленых насаждений весьма в плачевном состоянии. До 40% городских деревьев - это сорные, малоценные и недолговечные породы. Например, клен ясенелистный, тополь бальзамический, осина, полевая ива белая. Более того, из них свыше 50% нуждаются уже не только в санитарном и формовочном кронировании, но и лечении от опасных заболеваний, технических повреждений.

 Цветы самые уязвимые объекты озеленения. В почве, в которую они высаживаются, кроме вредных химических веществ содержится соляно–песчаная смесь. Поэтому цветники в аномальную жару сгорают сверху из-за солнца, а снизу из-за химикатов.

В последнее время в СМИ часто поднимается тема ликвидации зелёных насаждений. Однако, по словам главы администрации города Тулы Евгения Авилова, это санитарная вырубка аварийных, сухостойных и заражённых деревьев. Взамен в Туле высаживаются молодые деревья и кустарники. На центральные улицы закупаются уже подросшие сформированные саженцы.

За весенне-летний период 2017г. в оружейной столице высажено более 14,5 тысяч, деревьев и кустарников, около 435 тысяч цветов. Осенью высажено более 5 тысяч саженцев  деревьев и кустарников.

На территории Тулы расположено несколько довольно крупных парков и садов. Баташвский сад является рукотворным памятникомприроды регионального значения.

Комсомольский ПКиО относится к природным памятникам природы регионального значения, входящим в ГУ ТО «Тульские парки». Общаяплощадь зелёных насаждений составляет более 60 га. Кроме того, есть водоёмы, представленные маленькими болотцами и искусственным прудом, получающими воду из многочисленных ключей. Основную массу деревьев составляют берёзы, клёны, лиственницы и жёлтая акация. 
На территории Центрального района расположен Кремлёвский сквер, входящий в ГУ ТО «Тульские парки». ПКиО Пролетарского района имеет площадь 34 га. Кроме того, в ГУ ТО «Тульские парки» входит территория Рогожинского парка, обладающего рекреационными ресурсами в виде микроклимата, рельефаместности, лесной растительности и ихтиофауны.

Центра́льный ПКиО им. Белоу́сова — наиболее крупный городской парк, являющийся объектом общенационального достояния. Парковая территория составляет более 140 га, из которых 98 га представлено лесным массивом, а более 10 — это каскад из трёх прудов и более 30 га рекреационной зоны. Здесь растут почти девяносто видов деревьев и кустарников.

2.5.Экологическая ситуация в Советском районе города Тулы.

Советский район Тулы не имеет на своей территории крупных промышленных объектов, и значительная часть вредных веществ попадает в воздух с выбросами автотранспорта. Район отличается превышением ПДК по свинцу, диоксиду азота и оксидам углерода, железа и алюминия.

3.Практическая часть.

Практическая часть работы - это эксперимент, который был поставлен в декабре 2017 года.

Было взято 4 пробы снега из разных участков района школы:

1.                        со школьного двора (проба № 1),

2.                        с тротуара тихой улицы С. Перовской (проба № 2),

3.                        возле оживленной автотрассы улицы Первомайской  (проба № 3),

4.                        из местного парка ЦПКиО им. Белоусова  (проба № 4),

5.                        контрольная проба – бутилированная питьевая вода (проба № 5).

Принесли снег в помещение и растопили его. Простерилизовали чашки Петри, подписали на них место, откуда взята проба и поместили в них по 10 семян. Налили на дно каждой чашки талую воду. Каждую пробу повторили 3 раза.

Рис.6. Постановка опыта

Рис.7.Результаты наблюдений

Вели наблюдения за семенами фасоли в течение 10 дней. Чтобы не дать семенам и проросткам высохнуть, по мере необходимости добавляли в чашки соответствующую воду. Вели учет проросших семян и суммарную длину корней (в сантиметрах), которую определяли путем сложения длины каждого проростка.

Динамика проводимых наблюдений представлена на следующих рисунках и таблицах.

Рис.8. Пятый день наблюдений

.

Рис.9. Результат наблюдений на 10 день.

Таблица №1.Результаты наблюдений проращивания семян фасоли

Таблица 2. Скорость роста главного корня

Диаграмма  1. Всхожесть семян в опытах на 10-й день.

4.Результаты.

По результатам наблюдений можно сказать, что скорость роста и вегетативной мощности неодинакова в различных пробах. Наибольшая степень общей химической токсичности снега соответствует пробе №3, взятой на ул. Первомайской. Достаточно высокой токсичностью отличается проба №2, взятая на ул. С.Перовской. Меньшей степенью химической токсичности отличаются пробы снега №1  и № 4, собранные в школьном дворе и с территории местного парка.

 Полученные результаты однозначно доказывают, что снег на территории города загрязняется вредными веществами, выбрасываемыми автотранспортом.

5.Выводы.

По результатам наблюдений можно сказать, что скорость роста и вегетативной мощности неодинакова в различных пробах. Наибольшая степень общей химической токсичности снега соответствует пробе №3, взятой на ул. Первомайской. Достаточно высокой токсичностью отличается проба №2, взятая на ул. С.Перовской. Меньшей степенью химической токсичности отличаются пробы снега №1  и № 4, собранные в школьном дворе и с территории местного парка.

Полученные результаты однозначно доказывают, что снег на территории улицы Первомайской Советского района города Тулы загрязняется вредными веществами, выбрасываемыми в атмосферу автотранспортом. Снеговой покров на территории района накапливает все вещества, поступающие в атмосферу в результате сгорания автомобильного топлива. Накапливаясь в снегу, вредные выбросы с талыми водами поступают в открытые и подземные водоемы, тем самым загрязняя их.

6.Заключение.

В данной работе, используя метод биотестирования (испытания действия вещества или комплекса веществ на живые организмы), мы исследовали общую химическую токсичность различных проб снега и выяснили, что снег действительно является индикатором чистоты воздуха. Сильная степень загрязнения отмечена в пробах, взятых с

Поэтому можно сделать вывод, что основным источником загрязнений в районе является автотранспорт.

7.Список использованной литературы.

1.     Артемов А.В. Сравнительный анализ антропогенного загрязнения снежного покрова и гидросферы урбанизированных ландшафтов. //Экология человека – 2003 г. - № 4. – с. 35

2.     Мансурова С.Е., Кокуева Г.Н. Следим за окружающей средой нашего города: 9-11 кл.: Школьный практикум. – М.: Гуманит. Изд.центр ВЛАДОС, 2001.- 112 с.:ил.

3.     Федорова М.З., Кучменко В.С., Воронина Г.А. Экология человека: культура здоровья. – М.: Вентана-Граф, 2007 г.

4.     Экологические проблемы Тульской области / orgtula.ru.

5.     http://www.bestreferat.ru/referat-222303.html http://www.dishisvobodno.ru/eco_tula_obl.html

6.     http://greenologia.ru/eko- problemy/goroda/tula.html

7.     http://greenologia.ru/eko-problemy/tyazhelye-metally-pochvu.html

8.     https://yandex.ru/images/

Скачано с www.znanio.ru